眾所周知,CPU是計算機的心臟,包括運算部件和控制部件,是完成各種運算和控制的核心,也是決定計算機性能的最重要的部件。主要的參數(shù)是工作的主頻和一次傳送或處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)。同樣CPU也是現(xiàn)代社會飛速運轉(zhuǎn)的動力源泉,在任何電子設(shè)備上都可以找到微芯片的身影,不過也有人不屑一顧,認為處理器這東西沒什么技術(shù)含量,不過是一堆沙子的聚合而已。是么?Intel今天就公布了大量圖文資料,詳細展示了從沙子到芯片的全過程,簡單與否一看便知。
簡單地說,處理器的制造過程可以大致分為沙子原料(石英)、硅錠、晶圓、光刻(平版印刷)、蝕刻、離子注入、金屬沉積、金屬層、互連、晶圓測試與切割、核心封裝、等級測試、包裝上市等諸多步驟,而且每一步里邊又包含更多細致的過程。
下邊就圖文結(jié)合,一步一步看看:
CPU制造:第一階段圖文直播:
沙子:硅是地殼內(nèi)第二豐富的元素,而脫氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,這也是半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。
硅熔煉:12英寸/300毫米晶圓級,下同。通過多步凈化得到可用于半導(dǎo)體制造質(zhì)量的硅,學(xué)名電子級硅(EGS),平均每一百萬個硅原子中最多只有一個雜質(zhì)原子。此圖展示了是如何通過硅凈化熔煉得到大晶體的,最后得到的就是硅錠(Ingot)。
單晶硅錠:整體基本呈圓柱形,重約100千克,硅純度99.9999%。
CPU制造:第二階段圖文直播:
硅錠切割:橫向切割成圓形的單個硅片,也就是我們常說的晶圓(Wafer)。順便說,這下知道為什么晶圓都是圓形的了吧?
晶圓:切割出的晶圓經(jīng)過拋光后變得幾乎完美無瑕,表面甚至可以當(dāng)鏡子。事實上,Intel自己并不生產(chǎn)這種晶圓,而是從第三方半導(dǎo)體企業(yè)那里直接購買成品,然后利用自己的生產(chǎn)線進一步加工,比如現(xiàn)在主流的45nm HKMG(高K金屬柵極)。值得一提的是,Intel公司創(chuàng)立之初使用的晶圓尺寸只有2英寸/50毫米。